極化理論視角下城市建設(shè)用地利用效率的時空異質(zhì)性

周敏+匡兵+饒映雪

摘要 中國不同尺度城市建設(shè)用地利用效率的時空差異已經(jīng)得到了理論界的廣泛關(guān)注，但是目前對這種差異程度進行測度的成果并不多見。本文以經(jīng)濟學(xué)中的“極化理論”為研究切入點，綜合運用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析、核密度估計和EstebanRay極化指數(shù)，對2001—2014年中國大陸31個?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)）城市建設(shè)用地利用效率的時空異質(zhì)性進行了定量刻畫。結(jié)果表明：①中國城市建設(shè)用地利用效率總體上表現(xiàn)出波動下降趨勢，平均效率指數(shù)由2001年的0.750 1降低至2014年的0.694 8，且在東、中、西部三大區(qū)域?qū)用婧褪‰H層面都存在明顯的差異。2006年之前，西部地區(qū)的平均城市建設(shè)用地利用效率最低，2006年以后，三大區(qū)域平均城市建設(shè)用地利用效率表現(xiàn)出“東部地區(qū)>西部地區(qū)>中部地區(qū)”的地理格局。②中國城市建設(shè)用地利用效率的地區(qū)差距在研究期內(nèi)呈加劇態(tài)勢。2001—2014年，中國城市建設(shè)用地利用效率核密度曲線的期初值、期末值都表現(xiàn)出“先向左移動，再向右移動”的運動軌跡，位置并不穩(wěn)定，且與2001年相比，2014年中國城市建設(shè)用地利用效率核密度曲線的變化區(qū)間明顯增加，地區(qū)差距擴大。③中國城市建設(shè)用地利用效率的極化過程已經(jīng)顯現(xiàn)，核密度曲線整體上呈“單峰—多峰—雙峰”分布格局，且從城市建設(shè)用地利用效率的EstebanRay指數(shù)來看，全國和三大區(qū)域在研究期內(nèi)都呈波動上升態(tài)勢。其中中部地區(qū)的波動性最大，由2001年的0.121 9增加至2014年的0.529 6，年均增長率高達(dá)11.96%；東部地區(qū)和西部地區(qū)的變化則相對平穩(wěn)，分別由2001年的0.183 0和0.162 1增加至2014年的0.276 2和0.216 5，年均增長率分別為3.22%和2.25%。

關(guān)鍵詞 極化理論；城市建設(shè)用地利用效率；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；核密度估計

中圖分類號 F293.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2018）03-0046-07 DOI：10.12062/cpre.20170419

區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與城市建設(shè)用地利用效率存在顯著的正相關(guān)關(guān)系[1]，經(jīng)濟發(fā)展水平越高，城市建設(shè)用地利用過程中創(chuàng)造有利物質(zhì)條件和先進土地利用方式的能力就越強[2]。自20世紀(jì)90年代開始，中國不同區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的空間差異與極化現(xiàn)象逐漸得到社會各界的關(guān)注[3-4]。作為區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)載體和強力助推器，城市建設(shè)用地系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)路徑及與外部系統(tǒng)的能量交換機制等是否會受到經(jīng)濟極化特征的約束，并最終影響到城市建設(shè)用地利用效率的總體分布格局？本文將根據(jù)城市建設(shè)用地與經(jīng)濟發(fā)展之間的互動關(guān)系，從極化視角系統(tǒng)考察城市建設(shè)用地利用效率的時空變化格局。

1 文獻(xiàn)綜述

目前國內(nèi)外有關(guān)城市建設(shè)用地利用效率的研究主要集中在以下三個方面：一是理論層面對城市建設(shè)用地利用效率內(nèi)涵及利用過程的探討，學(xué)者們普遍認(rèn)為城市建設(shè)用地利用效率是一定空間范圍內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展系統(tǒng)與城市建設(shè)用地利用系統(tǒng)交互作用的結(jié)果[5-7]，F(xiàn)ujita[8]認(rèn)為合理配置資源、優(yōu)化利用方式是城市建設(shè)用地利用的關(guān)鍵；二是實證層面對不同尺度城市建設(shè)用地利用效率時空變化特征的分析，包括城市建設(shè)用地利用效率的度量方法[9-10]、時空格局[1，11]、影響機制[1-2]等；三是政策層面對如何有效提高城市建設(shè)用地利用效率的思考。在美國，超過100個城市和縣采用城市開發(fā)邊界或類似的舉措來嚴(yán)控城市建成區(qū)面積擴張[12]；中國很多大中城市也都開始了城市開發(fā)邊界劃定工作[13]。同時，強化政府對城市建設(shè)用地的管控與配置[7]，構(gòu)建科學(xué)、完整的指標(biāo)體系對城市建設(shè)用地粗放、低效利用情況進行監(jiān)控[14]等也被認(rèn)為是在源頭和方式上提高城市建設(shè)用地利用效率的主要路徑。

城市建設(shè)用地利用效率測度研究中，有學(xué)者主張利用單一指標(biāo)進行衡量，如Burton[9]提出的城市緊湊發(fā)展度、李永樂等[10]提出的單位建成區(qū)面積上的第二、三產(chǎn)業(yè)增加值等。為避免單一指標(biāo)的局限性，很多學(xué)者將城市建設(shè)用地的利用過程看成是一個具有多投入、多產(chǎn)出特性的復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)，通過構(gòu)建城市建設(shè)用地利用“投入+產(chǎn)出”體系，借助數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，DEA）進行綜合評判，這也是目前進行城市建設(shè)用地利用效率測度較具代表性的研究范式。Chen et al[11]就以中國土地利用總體規(guī)劃實施為切入點，利用DEA模型對2005—2012年中國336個地級以上城市建設(shè)用地利用效率進行了分析。隨著研究的深入，學(xué)者們在DEA模型的基礎(chǔ)上不斷加入其他定量分析方法，如極差倍數(shù)[5]、離散系數(shù)[5]、空間自相關(guān)[7]、泰爾指數(shù)[10]、基尼系數(shù)分解[1]等，多層次、多角度地揭示不同尺度城市建設(shè)用地利用效率的總體特征及演變格局。本文嘗試將經(jīng)濟學(xué)中的“極化理論”引入到城市建設(shè)用地利用效率的分析中，構(gòu)建城市建設(shè)用地利用效率的極化指數(shù)，并結(jié)合DEA模型和核密度估計方法，對中國大陸31個省區(qū)2001—2014年城市建設(shè)用地利用效率差異的時空特征進行分析，為系統(tǒng)認(rèn)識城市建設(shè)用地利用效率的變化特征提供新的研究視角與方法，為實現(xiàn)城市建設(shè)用地高效管控與利用提供參考與借鑒。

2 研究設(shè)計與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究思路與方法

極化理論（Polarization Theory）起源于法國經(jīng)濟學(xué)家佩魯（Perroux）于20世紀(jì)50年代提出的以“發(fā)展極”為標(biāo)志，以“不平等動力學(xué)”或“支配學(xué)”為基礎(chǔ)的不平衡增長理論[15]，主要用于分析經(jīng)濟發(fā)展過程中的不均衡問題，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在金融發(fā)展[16]、旅游發(fā)展[17]、碳排放[18]、教育資源分布[19]等主題的研究中。將極化理論與中國城市建設(shè)用地利用效率相結(jié)合，實際上是通過對不同區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率“極化指數(shù)”的探討，從極化視角審視中國不同區(qū)域城市建設(shè)用地與各類要素融合的不均衡格局，探尋協(xié)調(diào)發(fā)展路徑。具體到本文中，首先利用DEA模型掌握中國城市建設(shè)用地利用效率的總體狀況，其次，利用核密度估計方法考察城市建設(shè)用地利用效率差異的時變特征，最后構(gòu)建城市建設(shè)用地利用效率的極化測度模型，揭示城市建設(shè)用地利用效率的空間極化格局。endprint

2.1.1 DEA模型

DEA模型的基本思想是把每一個被評價單位（地區(qū)、部門或年份）作為一個決策單元（Decision Making Units，DMU），運用線性規(guī)劃方法建立起有效的凸性生產(chǎn)前沿，再將各個DMU投影到該生產(chǎn)前沿面上，通過比較DMU偏離前沿面的程度來評價它們的相對有效性，關(guān)鍵步驟是投入產(chǎn)出指標(biāo)確定[20-22]。具體到本文中，參照現(xiàn)有研究成果[1，7]，選取建成區(qū)面積、全社會固定資產(chǎn)投資總額和第二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)作為投入指標(biāo)，選取第二、三產(chǎn)業(yè)增加值、城鎮(zhèn)職工平均工資和人均公園綠地面積作為產(chǎn)出指標(biāo)，分別表示城市建設(shè)用地利用的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，并分別借助Max DEA6.0和ArcGIS 10.2軟件進行城市建設(shè)用地利用效率值計算與可視化表達(dá)。

2.1.2 核密度估計

核密度估計（Kernel Density Estimation）是常用的描述經(jīng)濟分布運動的非參數(shù)估計方法[23-24]，它不需要事先對數(shù)據(jù)分布形式附加假定，而是從數(shù)據(jù)本身出發(fā)，研究數(shù)據(jù)的整體分布特征。假設(shè)隨機變量X1，X2，…，XN同分布，其密度函數(shù)為f（x），其經(jīng)驗分布函數(shù)為：

式（1）中，N為觀測值數(shù)目；I（z）為指標(biāo)函數(shù)；Z為條件關(guān)系式。當(dāng)Z為真時，I（z）等于1，反之則為0。取核函數(shù)為均勻核：

其中，h為帶寬；X為均值；η為核函數(shù)。常用的核函數(shù)有Gaussian核、Biweight核、Rectangular核、Triangular核和Epanechnikov核等。具體到本文中，借助Eviews8.0軟件，以城市建設(shè)用地利用效率值為樣本點，選取高斯核函數(shù)[24]進行估計，繪制出核密度曲線二維圖，通過對變量分布位置、形態(tài)和延展性等信息的觀察，以揭示城市建設(shè)用地利用效率差異的時序特征。

2.1.3 空間極化測度

基于類概念的EstebanRay指數(shù)[25]、基于洛倫茨曲線的Wolfson指數(shù)[26]和基于排序公理的TsuiWang指數(shù)[27]等是目前理論界進行空間極化測度時較具代表性的定量分析方法，盡管計算過程各異，但均強調(diào)樣本呈空間聚類式分布，即同一類別的樣本點之間特征相似，不同樣本點之間特征差距較大。根據(jù)本文的研究需要，選取EstebanRay指數(shù)（簡稱ER指數(shù)）對中國城市建設(shè)用地效率的空間極化程度進行測度。ER指數(shù)是通過變量之間的不斷循環(huán)比較，確定比較基準(zhǔn)，進而測度變量之間的差異程度。其計算公式為：

式中，fER為EstebanRay指數(shù)，其值越大，說明城市建設(shè)用地效率的空間極化程度越高，反之，則越低。K>0，是一個起標(biāo)準(zhǔn)化作用的常數(shù)，μ為研究區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率的加權(quán)平均值，在具體的研究過程中，可根據(jù)不同的數(shù)據(jù)要求對R進行取值，使ER指數(shù)介于0和1之間（結(jié)合本文研究區(qū)域數(shù)據(jù)的具體情況，k取30）；n為分組個數(shù)；p為權(quán)重，pi和pj分別表示第i組和第j組樣本數(shù)占總樣本的份額；Xi和Xj分別表示第i組和第j組樣本的平均城市建設(shè)用地效率；為極化敏感系數(shù)且∈（0，1.6），通常取1.5[17]。

2.2 數(shù)據(jù)來源

研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》（2001—2015）和《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》（2001—2014），部分?jǐn)?shù)據(jù)以各省區(qū)當(dāng)年度統(tǒng)計年鑒作補充。本研究不涉及港澳臺等省區(qū)。

3 結(jié)果分析

3.1 城市建設(shè)用地效率差異的可視化描述

表1反映的是2001、2005、2009和2014年中國城市建設(shè)用地利用效率的空間分布格局（根據(jù)Jenks最佳自然斷裂法將城市建設(shè)用地利用效率值由高到低分成4類），圖1和圖2分別反映的是中國和三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率平均值在研究期內(nèi)的變化情況。

從全國范圍來看，城市建設(shè)用地利用效率整體上表現(xiàn)出波動下降態(tài)勢，2001年，中國大陸31個省區(qū)城市建設(shè)用地利用效率均值為0.750 1，2014年，平均效率指數(shù)降至0.694 8。同時，由圖2可知，中國城市建設(shè)用地利用效率平均值的演變軌跡表現(xiàn)出明顯的階段性特征：2001—2009年，平均效率指數(shù)呈逐年降低趨勢，并在2009年達(dá)到最低值0.518 3，2009年后開始逐年提升，最終變化到研究期末的0.694 8。

從區(qū)域?qū)用鎭砜?，中國東部地區(qū)、中部地區(qū)和西部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率的區(qū)域差異顯著，其中，東部地區(qū)表現(xiàn)出波動上升趨勢，城市建設(shè)用地利用效率平均值由2001年的0.748 1增加至2014年的0.754 0，年均增長率為0.60%，中部地區(qū)和西部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率的平均值都表現(xiàn)出下降趨勢，但是由于發(fā)展基數(shù)和各類生產(chǎn)要素組合程度的差異，兩個地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率的變化幅度存在明顯不同：中部地區(qū)平均城市建設(shè)用地利用效率由0.781 5降低到0.602 9，降幅高達(dá)22.85%，西部地區(qū)則由0.731 0降至0.701 8，降幅僅為3.40%。由圖3可知，三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率平均值的變化路徑表現(xiàn)出相對一致性，且階段性特征明顯：2006年之前，西部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率的平均值最低，東部地區(qū)和中部地區(qū)互有強弱，但是2006年以后，三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率總體上表現(xiàn)出“東部地區(qū)>西部地區(qū)>中部地區(qū)”的地理格局。

從單個省份來看，2001—2014年間，城市建設(shè)用地利用效率較高的省份有上海、北京、天津、廣東、吉林、內(nèi)蒙古、西藏、青海和寧夏，平均效率指數(shù)都超過0.700 0，其中，上海、吉林和西藏在研究期內(nèi)的大多數(shù)年份都位于生產(chǎn)前沿面，保持DEA有效，安徽的城市建設(shè)用地利用效率最低，平均效率指數(shù)僅為0.366 6；從各省份城市建設(shè)用地利用效率的變化趨勢來看，北京、天津、上海、吉林、寧夏等10個省區(qū)表現(xiàn)增長態(tài)勢，剩余省區(qū)則呈下降趨勢；同時，通過對31個省區(qū)城市建設(shè)用地利用效率的橫向比較，研究期內(nèi)用地效率的最大值為1.000 0，最小值為0.298 2，各年平均效率值僅為0.595 2，且各年度城市建設(shè)用地利用效率標(biāo)準(zhǔn)差介于0.117 6和0.185 8之間，相差并不大，對于用地效率較低的省區(qū)而言，還有較大的提升空間。endprint

3.2 城市建設(shè)用地效率差異的時變特征

圖3反映的是主要年份（2001年、2005年、2009年和2014年）中國城市建設(shè)用地效率的核密度曲線二維圖。

從位置上看，4個年份核密度曲線的期初值、期末值都表現(xiàn)出“先向左移動，再向右移動”的變化態(tài)勢，密度函數(shù)的位置并不穩(wěn)定。與2001年相比，2014年核密度曲線的中心位置移動并不明顯，但變化區(qū)間明顯增加，地區(qū)差距擴大。

從形狀上看，2001年，核密度曲線大體呈單峰分布，呈現(xiàn)出相對較高水平的集聚，但自2005年起，城市建設(shè)用地效率表現(xiàn)出明顯的偏態(tài)分布，圖形也并非嚴(yán)格的單峰形狀，呈現(xiàn)出多峰格局，且第一波峰對應(yīng)的核密度遠(yuǎn)高于其他波峰對應(yīng)的核密度，表明城市建設(shè)用地利用效率相對較低的省區(qū)所占的比重大于相對較高水平省區(qū)所占的比重。隨著時間的推移，城市建設(shè)用地利用效率逐漸由輕微的多極分化向兩極分化趨勢轉(zhuǎn)變，2014年，核密度曲線呈雙峰分布，低值聚集地區(qū)減少，高值聚集地區(qū)增加，表現(xiàn)出一定程度的“俱樂部收斂”特征，但地區(qū)差距依然較為顯著。

從峰度上看，研究期內(nèi)，城市建設(shè)用地利用效率分布表現(xiàn)出由“尖峰”形向“寬峰”形變化的態(tài)勢。2001年，核密度曲線表現(xiàn)出明顯的尖峰特征，且2005年與2001年相比，波峰更為陡峭，2005年以后，波峰逐年平緩，波峰高度明顯下降，且各波峰對應(yīng)的城市建設(shè)用地利用效率的區(qū)域增大。

3.3 城市建設(shè)用地利用效率的空間極化分析

圖4反映的是2001—2014年中國城市建設(shè)用地利用效率EstebanRay指數(shù)的變化情況，同時為加強認(rèn)識，分別對中國東部、中部和西部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率極化趨勢進行比較分析（見圖5）。

總體來看，2001—2014年間，中國城市建設(shè)用地利用效率極化指數(shù)介于0.33～0.39之間，極化程度并不高。由圖4可知，以2009年為分界點，城市建設(shè)用地利用效率極化程度在研究期內(nèi)表現(xiàn)出“先波動增加，后逐年減弱”的變化趨勢，反映了中國城市建設(shè)用地利用效率在考察期內(nèi)由區(qū)域集聚逐步向區(qū)域均衡演變的過程。

具體來看：①三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率極化指數(shù)在研究期內(nèi)都呈波動上升態(tài)勢，其中中部地區(qū)極化指數(shù)的波動最大，由2001年的0.121 9增加至2014年的0.529 6，年均增長率高達(dá)11.96%，且在2010年達(dá)到峰值0.747 4；東部地區(qū)和西部地區(qū)極化指數(shù)的變化則相對平穩(wěn)，分別由2001年的0.183 0和0.162 1增加至2014年的0.276 2和0.216 5，年均增長率分別為3.22%和2.25%；②三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率極化程度表現(xiàn)出明顯的階段性特征。2001年，東部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率極化指數(shù)最高，但在此后6年，東部地區(qū)極化指數(shù)都低于中部和西部地區(qū)；2007年以后，中部地區(qū)城市建設(shè)用地利用效率極化指數(shù)持續(xù)增加，遠(yuǎn)高于西部地區(qū)和東部地區(qū)；2007—2011年表現(xiàn)出“中部地區(qū)>西部地區(qū)>東部地區(qū)”的空間格局，2011—2014年則表現(xiàn)出“中部地區(qū)>東部地區(qū)>西部地區(qū)”的分布態(tài)勢。

4 結(jié)論與啟示

中國城市建設(shè)用地利用效率總體上表現(xiàn)出波動下降趨勢，區(qū)域差異顯著且地區(qū)差距逐漸擴大。城市化進程的加速推進使得中國不同區(qū)域資本、勞動力等要素的總量、結(jié)構(gòu)調(diào)整頻繁，并映射到區(qū)域發(fā)展的基礎(chǔ)載體——城市建設(shè)用地的利用上，改變城市建設(shè)用地系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)路徑及與外部系統(tǒng)的能量、信息交換機制，最終導(dǎo)致城市建設(shè)用地利用效率變化軌跡的波動及整體分布狀態(tài)的異質(zhì)性。GIS可視化結(jié)果和城市建設(shè)用地利用效率變化曲線顯示，2001—2014年間，中國城市建設(shè)用地利用效率整體上表現(xiàn)出下降態(tài)勢，平均城市建設(shè)用地利用效率呈扁平“V”字形運動軌跡，且無論是省際層面，還是東、中、西部三大區(qū)域?qū)用?，城市建設(shè)用地利用效率都表現(xiàn)出明顯的空間非均衡特征。同時，與2001年相比，2014年，城市建設(shè)用地利用效率核密度曲線的變化區(qū)間明顯增加，地區(qū)差距擴大。

中國城市建設(shè)用地利用效率的極化過程已經(jīng)顯現(xiàn)，總體極化程度呈“先增強、后減弱”趨勢，且東、中、西部地區(qū)極化程度各異。由于城市建設(shè)用地的獨特社會經(jīng)濟屬性，城市建設(shè)用地利用效率的總體分布格局容易受到區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r、土地管理政策等外部因素的干擾而表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，特別是在經(jīng)濟極化的現(xiàn)實背景下，城市建設(shè)用地利用系統(tǒng)的演進也表現(xiàn)出極化特征，而且區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展特征會主導(dǎo)城市建設(shè)用地利用效率的極化過程，使不同區(qū)域的極化程度及具體路徑等都表現(xiàn)出差異性。核密度估計結(jié)果表明，隨著時間的推移，中國城市建設(shè)用地利用效率表現(xiàn)出由輕微的多極分化向兩極分化趨勢轉(zhuǎn)變。同時，EstebanRay指數(shù)測度結(jié)果顯示，中國和三大區(qū)域城市建設(shè)用地利用效率的極化指數(shù)在研究期內(nèi)都呈波動上升態(tài)勢，但三大區(qū)域的極化程度存在較大差異，并表現(xiàn)出明顯的階段性特征。

將中國城市建設(shè)用地利用系統(tǒng)作為一個整體，則研究期內(nèi)中國城市建設(shè)用地利用效率的區(qū)域異質(zhì)性和極化格局是城市建設(shè)用地系統(tǒng)由較低水平向較高層次發(fā)展的必經(jīng)階段，是區(qū)域資本、勞動力與城市建設(shè)用地之間低水平耦合向高效融合狀態(tài)過渡的自然過程。但是在這種差序格局的形成和演進過程中，為避免城市建設(shè)用地利用效率的過度極化，一方面要根據(jù)不同區(qū)域土地資源稟賦、資本吸附力度、經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r等，構(gòu)建出多元化的生產(chǎn)要素交流機制，充分發(fā)揮城市建設(shè)用地系統(tǒng)高水平發(fā)展區(qū)對邊緣區(qū)的能級擴散效應(yīng)；另一方面要通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、城市土地管理制度創(chuàng)新等，提升次級核心區(qū)或邊緣區(qū)的城市建設(shè)用地利用效率能級，保證不同區(qū)域要素配置格局和同一區(qū)域不同發(fā)展階段要素組合狀況的合理性，縮小因經(jīng)濟、自然、社會等因素而導(dǎo)致的城市建設(shè)用地利用效率區(qū)域差異及馬太效應(yīng)，從整體上推動整個區(qū)域向更高等級的均衡狀態(tài)發(fā)展。

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